中國(guó)人民公安大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）I高速環(huán)境下的無(wú)線信號(hào)覆蓋問題摘要：在高速鐵路環(huán)境下,無(wú)線信道的性能發(fā)生急劇的變化。針對(duì)高速環(huán)境下電波傳播的特點(diǎn),闡述了高速鐵路中無(wú)線信道的特點(diǎn)并對(duì)無(wú)線信道進(jìn)行了建模,分析了高速鐵路中多普勒頻移的特性及對(duì)誤碼率的影響,討論了隧道傳播環(huán)境,最后對(duì)無(wú)線傳輸?shù)目煽啃赃M(jìn)行了分析。關(guān)鍵詞：高速鐵路；無(wú)線信道；多普勒頻移；隧道；可靠性中國(guó)人民公安大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）IITheresearchofwirelesscoverageonhigh-speedenvironmentAbstract:Undertheenvironmentofhighspeedrailway,theperformanceofwirelesschannelwouldchangedramatically.Asforthecharacteristicsofthepropagationofradiowave,thispaperproposedamodelofwirelesschannelinhighspeedrailway，analyzedthecharacteristicsandeffectsofDopplershiftonBER,discussedthepropagationenvironmentintunnel,andfinallyanalyzedthereliabilityofwirelessdatatransmission.Keywords:Highspeedrailway；Wirelesschannel；DopplershiftTunnel；Reliability中國(guó)人民公安大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）III目錄一引言.11.1選題意義及背景.11.2本文研究?jī)?nèi)容.2二高速運(yùn)動(dòng)存在的問題.42.1高速移動(dòng)下的多普勒頻移.52.2信道的快速變化問題.92.3高速移動(dòng)下的重選和切換.9三高速環(huán)境下無(wú)線覆蓋解決方案整體思路.113.1多普勒頻移解決方案.123.2基于Matlab軟件仿真多普勒頻移對(duì)信號(hào)的影響.153.3時(shí)變信道解決方案.193.4重選和切換解決方案.203.5專網(wǎng)解決方案.21四網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和優(yōu)化的解決方案和建議.214.1無(wú)線傳輸可靠性分析.214.2調(diào)整GSM基站原有網(wǎng)絡(luò)覆蓋.224.3無(wú)線參數(shù)調(diào)整.224.4增加新的網(wǎng)絡(luò)功能.244.5結(jié)束語(yǔ).25五總結(jié)與展望.26致謝.錯(cuò)誤!未定義書簽。中國(guó)人民公安大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）1一引言1.1選題意義及背景隨著我國(guó)科技不斷發(fā)展壯大的今天，無(wú)線通信已成為人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚慕涣鞣绞街唬辉絹?lái)越多的人們已經(jīng)將手機(jī)交流，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)交流融入到自己的日常生活中。同時(shí)，伴隨著我國(guó)綜合國(guó)力的提高，高速公路、鐵路已基本覆蓋全部國(guó)境，高鐵技術(shù)也逐漸成熟，為人們出行帶來(lái)了諸多方便。人們?cè)谙硎芨哞F提速所帶來(lái)的出行便利的同時(shí)，卻始終被高速環(huán)境下無(wú)線信號(hào)衰減的問題所困惱，使得在乘車時(shí)，高速行駛時(shí)，無(wú)法進(jìn)行流暢的無(wú)線信道交流。這究竟是事出何因呢？高速公路、鐵路隧道無(wú)線覆蓋是實(shí)現(xiàn)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)無(wú)縫覆蓋的一個(gè)重要組成部分,是運(yùn)營(yíng)商提高綜合競(jìng)爭(zhēng)力的一個(gè)有力手段,在我國(guó),鐵路、公路隧道占比非常高,特別是途經(jīng)山區(qū)地段,占比更高,高速環(huán)境下的無(wú)線信號(hào)覆蓋問題已越來(lái)越受到國(guó)際上的關(guān)注與重視。2007年全國(guó)鐵路第六次大提速后，我國(guó)高鐵時(shí)速已從以往的120km/h以下迅猛提升到250kmh以上，部分地區(qū)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)了鐵路覆蓋區(qū)域掉話率大幅度上升及話音質(zhì)量嚴(yán)重下降現(xiàn)象，極大地影響了中國(guó)移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和業(yè)務(wù)質(zhì)量。我國(guó)近年來(lái)對(duì)火車的6次全面提速見表1-1050100150200250提升到的速度第一次提速第二次提速第三次提速第四次提速第五次提速第六次提速中國(guó)人民公安大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）2速度的提升對(duì)無(wú)線信號(hào)傳輸?shù)挠绊懸妶D1-2表1-21.2本文研究?jī)?nèi)容高速鐵路和高速公路的開通和應(yīng)用,使未來(lái)移動(dòng)通信系統(tǒng)面臨高速移動(dòng)環(huán)境。在高速移動(dòng)環(huán)境下，無(wú)線通信系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生大的多普勒頻移，信道會(huì)發(fā)生快速變化，這些變化會(huì)嚴(yán)重地降低移動(dòng)通信系統(tǒng)的性能。移動(dòng)速度在120km/h以內(nèi)，基本上可以達(dá)到性能指標(biāo)要求。但隨著速度的進(jìn)一步增加，高碼率和高階調(diào)制組合的高速率傳輸方案逐漸達(dá)不到性能指標(biāo)要求，且存在差錯(cuò)基底（errorfloor）。同低速移動(dòng)通信系統(tǒng)相比,在高速移動(dòng)環(huán)境下，影響移動(dòng)通信系統(tǒng)傳輸性能的主要因素有兩個(gè):1.由于多普勒頻移引入的時(shí)變載波頻率偏移,載波頻率偏移使采用多載波技術(shù)體制的上下行鏈路符號(hào)內(nèi)產(chǎn)生子載波間干擾(ICI)和用戶間產(chǎn)生多用戶間干擾中國(guó)人民公安大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）3(MAI),降低系統(tǒng)性能。2.信道的快速變化，對(duì)于多載波技術(shù)傳輸體制OFDMA和SC-FDMA而言，快速變化的信道是多載波符號(hào)內(nèi)部產(chǎn)生子載波間干擾，不同的多載波符號(hào)間產(chǎn)生時(shí)間選擇性衰落。由于插入導(dǎo)頻密度的限制，快速變化的信道還使信道估計(jì)性能性能惡化，從而降低整個(gè)系統(tǒng)的性能。中國(guó)人民公安大學(xué)本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）4二高速運(yùn)動(dòng)存在的問題1.高速環(huán)境下無(wú)線信號(hào)質(zhì)量問題原因分析1.1高速鐵路環(huán)境下無(wú)線信道的特點(diǎn)(1)無(wú)線覆蓋范圍是沿鐵軌的線覆蓋而不是面覆蓋。在高速環(huán)境下，無(wú)線網(wǎng)絡(luò)沿著鐵路線狀覆蓋的特性使得同頻小區(qū)數(shù)目減少，減輕了同信道間的干擾,，并且可以根據(jù)列車的運(yùn)行速度和運(yùn)行方向,，判定列車將到達(dá)的下一個(gè)小區(qū)及到達(dá)時(shí)間,。這對(duì)于高速環(huán)境下實(shí)施越區(qū)切換是十分有利的。(2)絕大多數(shù)情況下，基站在運(yùn)行列車的正前方、正后方很小的角度范圍內(nèi)，因此多普勒頻移應(yīng)根據(jù)最大多普勒頻移來(lái)計(jì)算。(3)鐵路沿線地形起伏較小，接收信號(hào)中直射波占主導(dǎo)地位,并伴隨有視距傳播的Ricean衰落成分,傳輸時(shí)延很小。(4)隧道有明顯的波導(dǎo)作用，不造成附加的傳播延遲，有較低的傳播損耗。路塹及線路旁的類似結(jié)構(gòu)具有和隧道相似的特性。(5)車臺(tái)移動(dòng)引入多普勒頻移，當(dāng)列車速度為500km/h，載頻為900MHz時(shí)，最大多普勒頻移fD，max=v=417Hz(其中，fD，max為最大多普勒頻移，v為列車速度，為入射波波長(zhǎng))，這將影響系統(tǒng)信息傳輸?shù)恼`碼率、突發(fā)幀錯(cuò)誤平均長(zhǎng)度,同時(shí)也增加了采用相關(guān)解調(diào)方式時(shí)準(zhǔn)確提取載波頻率的難度?；谏鲜鰺o(wú)線信號(hào)特點(diǎn)，移動(dòng)速度的提高對(duì)于無(wú)線網(wǎng)絡(luò)而言存在的影響可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行分析：（1）速度的提高帶來(lái)的多普勒頻移和高頻次深衰